פרופילים עבור צילינדרים פניאומטיים

שמירה על תהליך ההרכבה פשוט היא תמיד דרך חכמה ליצור כל מוצר. אחת הדרכים הקלות ביותר להשיג תנועה ליניארית או סיבובית במהלך ההרכבה היא להשתמש במפעילים פניאומטיים.
קארי וובסטר, מנהלת פתרונות הנדסה של PHD Inc., ציינה: "בהשוואה למפעילים חשמליים והידראוליים, התקנה פשוטה ועלות נמוכה יותר הם שני היתרונות העיקריים של מפעילים פנאומטיים."קווים המחוברים לאביזרים”.
PHD מוכרת מפעילים פנאומטיים כבר 62 שנים, וקהל הלקוחות הגדול ביותר שלה הוא יצרני רכב. לקוחות אחרים מגיעים מתעשיית המוצרים הלבנים, הרפואה, המוליכים למחצה, האריזות והמזון והמשקאות.
על פי וובסטר, כ-25% מהמפעילים הפנאומטיים המיוצרים על ידי PHD הם בהתאמה אישית. לפני ארבע שנים יצרה החברה מפעיל מותאם אישית שיכול לשמש כראש איסוף פניאומטי עם גובה קבוע עבור יצרני מכונות הרכבה רפואיות.
"התפקיד של ראש זה הוא לבחור במהירות ובדייקנות של חלקים מרובים, ולאחר מכן לשים אותם במיכל להובלה," הסביר וובסטר. "ראש האיסוף מותקן על בסיס המכונה לייצור החלקים.זה יכול לשנות את המרווח של החלקים מ-10 מ"מ ל-30 מ"מ, תלוי בגודל החלק".
העברת חפצים מנקודה לנקודה בכוח חזק היא אחת מההתמחויות של מפעילים פנאומטיים, וזו הסיבה שהם עדיין הבחירה הראשונה לתנועת מכונה על פסי ייצור כמעט מאה שנה לאחר הופעתם. מפעילים פנאומטיים ידועים גם בעמידותם, בעלות -יעילות וסובלנות לעומס יתר. כעת, טכנולוגיית החישה העדכנית ביותר מאפשרת למהנדסים לייעל את ביצועי המפעיל ולשלב אותו בכל פלטפורמת אינטרנט של דברים תעשייתיים (IIoT).
במחצית הראשונה של המאה ה-20, מפעילים פנאומטיים ששימשו בייצור היו מבוססים על צילינדרים חד-פעמיים שיצרו כוח ליניארי. ככל שהלחץ בצד אחד גדל, הגליל נע לאורך ציר הבוכנה, ויוצר כוח ליניארי. החוסן מסופק לצד השני של הבוכנה, הבוכנה חוזרת למקומה המקורי.
קורט סטול, מייסד שותף של Festo AG & Co., פיתח את סדרת הצילינדרים הראשונה באירופה, מסוג AH חד-פעמי, בשיתוף עם מהנדסים עובדים בשנת 1955. לדברי מנהל המוצר מייקל גואלקר, הצילינדרים הללו הוצגו בפני לשווק בשנה שלאחר מכן. מפעילים פניאומטיים מבית Festo Corp ו-Fabco-Air.
זמן קצר לאחר מכן, הושקו צילינדרים עם קדח קטן בלתי הפיך ומפעילי פנאומטיים פנקייקים, כמו גם אלו שיוצרים כוח סיבובי. לפני שהקים את Bimba Manufacturing בשנת 1957, צ'רלי בימבה יצר את הצילינדר הראשון בלתי הפיך במוסך שלו במוני, אילינוי. הצילינדר הזה, עכשיו שנקרא צילינדר ה-Original Line בלתי הפיך, הפך ונשאר למוצר הדגל של בימבה.
"באותה תקופה, המפעיל הפנאומטי היחיד בשוק היה קצת מסורבל ויקר יחסית", אמרה שרה מנואל, מנהלת מוצר המפעיל הפנאומטי של בימבה. לבלתי ניתן לתיקון יש גוף עגול אוניברסלי, שהוא זול יותר, בעל אותו תוחלת חיים והוא עושה זאת. לא דורש תחזוקה.בתחילה, חיי הבלאי של מפעילים אלה היו 1,400 מיילים.כאשר שינינו אותם ב-2012, חיי הלבוש שלהם יותר מכפילו את עצמם ל-3,000 מיילים".
PHD הציגה את מפעיל הצילינדר הקטן של Tom Thumb בשנת 1957. כיום, כמו בזמנו, המפעיל משתמש בצילינדרים סטנדרטיים NFPA, הזמינים וניתנים להחלפה מספקי ציוד מרובים. הוא מכיל גם מבנה מוט קשר המאפשר כיפוף. זרם של PHD למוצרי צילינדרים בעלי קדמה קטנה יש ביצועים גבוהים ברוב היישומים, ועשויים להיות מצוידים במוטות כפולים, אטמים בטמפרטורה גבוהה וחיישני סוף מהלך.
מפעיל הפנקייק תוכנן על ידי אלפרד וו. שמידט (מייסד Fabco-Air) בסוף שנות ה-50 כדי לענות על הביקוש לצילינדרים קצרי מהלך, דקים וקומפקטיים המתאימים לחללים צרים. לצילינדרים אלו מבנה מוט בוכנה הפועל ב באופן חד-פעמי או כפול.
האחרון משתמש באוויר דחוס כדי להפעיל את מהלך ההארכה ואת מהלך הנסיגה כדי להזיז את המוט קדימה ואחורה. סידור זה הופך את הגליל הכפול למתאים מאוד לעומסי דחיפה ומשיכה. יישומים נפוצים כוללים הרכבה, כיפוף, הידוק, הזנה, גיבוש , הרמה, מיצוב, לחיצה, עיבוד, הטבעה, ניעור ומיון.
המפעיל העגול מסדרת M של אמרסון מאמץ מוט בוכנה מנירוסטה, והחוטים המתגלגלים בשני הקצוות של מוט הבוכנה מבטיחים שחיבור מוט הבוכנה עמיד. המפעיל חסכוני לתפעול, מציע מגוון אפשרויות הרכבה ושימושים תרכובות על בסיס שמן לשימון מראש להשגת מגוון רחב של ביצועים ללא תחזוקה.
גודל הנקבוביות נע בין 0.3125 אינץ' ל-3 אינץ'. לחץ האוויר המרבי המדורג של המפעיל הוא 250 psi. על פי ג'וש אדקינס, מומחה למוצרים של Emerson Machine Automation Actuators, יישומים נפוצים כוללים הידוק והעברת חומרים מקו ייצור אחד למשנהו.
מפעילים סיבוביים זמינים בגרסאות מתלה בודדות או כפולות, שבשבת וספירלה. מפעילים אלה מבצעים באופן מהימן פונקציות שונות כגון הזנה והתמצאות של חלקים, הפעלת מצנחים או ניתוב משטחים על מסועים.
סיבוב מתלה הופך את התנועה הליניארית של הצילינדר לתנועה סיבובית ומומלץ ליישומים מדויקים וכבדים. המתלה הוא קבוצה של שיניים גלגלי שיניים דובניות המחוברות לבוכנת הצילינדר. כאשר הבוכנה זזה, המתלה נדחף באופן ליניארי , והמתלה משתלב עם שיני ההילוכים העגולות של הפיניון, ומאלץ אותו להסתובב.
מפעיל הלהב משתמש במנוע אוויר פשוט כדי להניע את הלהב המחובר לציר ההינע המסתובב. כאשר מופעל לחץ משמעותי על החדר, הוא מתרחב ומניע את הלהב דרך קשת עד 280 מעלות עד שהוא נתקל במחסום קבוע. סיבוב הפוך על ידי היפוך לחץ האוויר בכניסה וביציאה.
הגוף המסתובב הספירלי (או ההזזה) מורכב ממעטפת גלילית, ציר ושרוול בוכנה. בדומה לתמסורת המתלה והגלגלים, התמסורת הספירלית מסתמכת על תפיסת פעולת גלגל השיניים כדי להמיר תנועת בוכנה ליניארית לסיבוב ציר.
סוגי מפעילים נוספים כוללים מונחה, בריחה, רב-מצבי, ללא מוטות, משולב ומקצועי. התכונה של המפעיל הפנאומטי המונחה היא שמוט המדריך מותקן על לוחית העול, במקביל למוט הבוכנה.
מוטות הנחיה אלו מפחיתים את כיפוף המוט, כיפוף הבוכנה ובלאי איטום לא אחיד. הם גם מספקים יציבות ומונעים סיבוב, תוך עמידה בעומסי צד גבוהים. הדגמים עשויים להיות בגודל סטנדרטי או קומפקטי, אך באופן כללי, הם מפעילים כבדים המספקים חזרה.
פרנקו סטפן, מנהל השיווק של Emerson Machine Automation, אמר: "יצרנים רוצים מפעילים מודרכים עבור יישומים שונים הדורשים חוסן ודיוק."דוגמה נפוצה היא הנחיית בוכנת המפעיל לנוע בצורה מדויקת קדימה ואחורה על שולחן הזזה. מפעילים מודרכים גם מפחיתים את הצורך במכוונים חיצוניים במכונות".
בשנה שעברה, Festo הציגה את סדרת ה-DGST של מגלשות פנאומטיות מיניאטוריות עם צילינדרים כפולים. מסילות ההחלקה הללו הן אחת ממסילות ההחלקה הקומפקטיות ביותר בשוק ומיועדות לטיפול מדויק, התאמה בלחיצה, בחירה ומקום, ואלקטרוניקה וקל. יישומי הרכבה. ישנם שבעה דגמים לבחירה, עם עומסים של עד 15 פאונד ואורכי מהלך של עד 8 אינץ'. ההנעה הכפולה ללא תחזוקה ומוביל מיסב כדורי חוזר בעל קיבולת גבוהה יכולים לספק כוח של 34 עד 589 ניוטון ב- לחץ של 6 בר. אותו תקן הוא חיישני החיץ והקרבה, הם לא יעלו על טביעת הרגל של המגלשה.
מפעילי מילוט פנאומטיים הם אידיאליים להפרדה ושחרור של חלקים בודדים ממיכלים, מסועים, קערות הזנה רוטטות, מסילות ומגזינים. וובסטר אמר כי למפלט יש תצורות של ידית אחת וכפולה, והם נועדו לעמוד בעומסי צד גבוהים, שהם נפוץ ביישומים כאלה.חלק מהדגמים מצוידים במתגים לחיבור קל עם התקני בקרה אלקטרוניים שונים.
Guelker הצביע על כך שקיימים שני סוגים של מפעילים פנאומטיים מרובי מצבים זמינים, ושניהם כבדים. הסוג הראשון מורכב משני צילינדרים עצמאיים אך מחוברים עם מוטות בוכנה המשתרעים בכיוונים מנוגדים ועוצרים עד ארבעה מצבים.
הסוג השני מאופיין ב-2 עד 5 צילינדרים רב-שלביים המחוברים בסדרה ובאורכי מהלך שונים.רק מוט בוכנה אחד נראה, והוא נע בכיוון אחד למיקומים שונים.
מפעילים לינאריים ללא מוט הם מפעילים פנאומטיים שבהם הכוח מועבר לבוכנה דרך חיבור רוחבי. חיבור זה מחובר באופן מכני דרך חריץ בקנה הפרופיל, או מחובר מגנטית דרך קנה פרופיל סגור. דגמים מסוימים עשויים אפילו להשתמש במתלה. מערכות או גלגלי שיניים להעברת כוח.
יתרון אחד של מפעילים אלו הוא שהם דורשים הרבה פחות שטח התקנה מאשר צילינדרים דומים של מוט בוכנה. יתרון נוסף הוא שהמפעיל יכול להנחות ולתמוך בעומס לאורך כל אורך המהלך של הצילינדר, מה שהופך אותו לבחירה חכמה עבור יישומי מהלך ארוך יותר.
המפעיל המשולב מספק תנועה ליניארית וסיבוב מוגבל, וכולל מתקנים ומתקנים. גליל ההידוק מהדק ישירות את חומר העבודה דרך אלמנט ההידוק הפנאומטי או אוטומטית וחוזרת דרך מנגנון התנועה.
במצב לא פעיל, אלמנט ההידוק עולה ומתנדנד החוצה מאזור העבודה. לאחר מיקומו של חומר העבודה החדש, הוא נלחץ ומחבר מחדש. באמצעות קינמטיקה, ניתן להשיג כוח עצירה גבוה מאוד עם צריכת אנרגיה נמוכה.
מהדקים פנאומטיים מהדקים, ממקמים ומזיזים חלקים בתנועה מקבילה או זוויתית.מהנדסים משלבים אותם לעתים קרובות עם רכיבים פנאומטיים או אלקטרוניים אחרים כדי לבנות מערכת בחירה ומקום. במשך זמן רב, חברות מוליכים למחצה השתמשו בג'גים פנאומטיים קטנים לטיפול בטרנזיסטורים מדויקים. מיקרו-שבבים, בעוד שיצרני רכב השתמשו בג'יגים גדולים חזקים כדי להזיז מנועי מכוניות שלמים.
תשעת המתקנים מסדרת Pneu-Connect של PHD מחוברים ישירות ליציאות הכלים של הרובוט השיתופי Universal Robots. לכל הדגמים שסתום בקרה כיוון פניאומטי מובנה לפתיחה וסגירה של המתקן. תוכנת URCap מספקת הגדרה אינטואיטיבית ופשוטה של ​​המתקן.
החברה מציעה גם את ערכת Pneu-ConnectX2, שיכולה לחבר שני מהדקים פניאומטיים כדי להגביר את גמישות היישום. ערכות אלו כוללות שני תפסני GRH (עם חיישנים אנלוגיים המספקים משוב על מיקום הלסת), שני תפסני GRT או תפסן GRT אחד ותפס GRH אחד. כל ערכה כוללת פונקציונליות של Freedrive, אותה ניתן לחבר לרובוט שיתופי לצורך מיקום ותכנות קלים.
כאשר צילינדרים סטנדרטיים אינם יכולים לבצע משימה אחת או יותר עבור יישום ספציפי, על משתמשי הקצה לשקול שימוש בצילינדרים מיוחדים, כגון עצירת עומס וסינוס. צילינדר עצירת העומס מצויד בדרך כלל בבולם תעשייתי הידראולי, המשמש לעצירת העומס המשודר. טען ברכות וללא ריבאונד. צילינדרים אלו מתאימים להתקנה אנכית ואופקית.
בהשוואה לצילינדרים פנאומטיים מסורתיים, צילינדרים סינוסואידים יכולים לשלוט טוב יותר במהירות, תאוצה והאטה של ​​הצילינדרים כדי להעביר חפצים מדויקים. שליטה זו נובעת משני החריצים בכל חנית חיץ, וכתוצאה מכך תאוצה או האטה ראשונית הדרגתית יותר, ו מעבר חלק לפעולה במהירות מלאה.
יצרנים משתמשים יותר ויותר במתגי מיקום וחיישנים כדי לנטר בצורה מדויקת יותר את ביצועי המפעיל. על ידי התקנת מתג מיקום, ניתן להגדיר את מערכת הבקרה כך שתפעיל אזהרה כאשר הצילינדר אינו מגיע למצב המתוכנת המורחב או הנסגר כצפוי.
ניתן להשתמש במתגים נוספים כדי לקבוע מתי המפעיל מגיע למצב הביניים ולזמן הביצוע הנומינלי של כל תנועה. מידע זה יכול ליידע את המפעיל על כשל צפוי לפני שמתרחש כשל מוחלט.
חיישן המיקום מאשר שהמיקום של שלב הפעולה הראשון הושלם, ולאחר מכן נכנס לשלב השני. זה מבטיח פונקציונליות רציפה, גם אם ביצועי הציוד והמהירות משתנים עם הזמן.
"אנו מספקים פונקציות חיישנים על מפעילים כדי לעזור לחברות ליישם IIoT במפעלים שלהן," אמר אדקינס. "למשתמשי הקצה יש כעת גישה לנתונים קריטיים כדי לנטר טוב יותר את המפעיל ולמטב את הביצועים שלו.נתונים אלה נעים בין מהירות ותאוצה לדיוק המיקום, זמן המחזור והמרחק הכולל.זה האחרון עוזר לחברה לקבוע טוב יותר את חיי האטום שנותרו של המפעיל".
חיישני הקרבה המגנטיים ST4 ו-ST6 של Emerson ניתנים לשילוב בקלות במפעילים פנאומטיים שונים. העיצוב הקומפקטי של החיישן מאפשר להשתמש בו בחללים צרים ובהתקנות משובצות. הבית הקשוח הוא סטנדרטי, עם נוריות כדי לציין את מצב הפלט.
פלטפורמת הטכנולוגיה IntelliSense של Bimba משלבת חיישנים, צילינדרים ותוכנה כדי לספק נתוני ביצועים בזמן אמת לציוד הפנאומטי הסטנדרטי שלה. נתונים אלו מאפשרים ניטור צמוד של רכיבים בודדים ומספקים למשתמשים את התובנה הדרושה להם כדי לעבור מתיקוני חירום לשדרוגים יזומים.
ג'רמי קינג, מנהל המוצר של טכנולוגיית החישה של Bimba, אמר שהאינטליגנציה של הפלטפורמה טמונה במודול ממשק החיישן המרוחק (SIM), שניתן לחבר בקלות לצילינדר באמצעות אביזרים פניאומטיים. SIM משתמש בזוגות חיישנים כדי לשלוח נתונים (כולל צילינדר תנאים, זמן נסיעה, סוף נסיעה, לחץ וטמפרטורה) ל-PLC להתראה מוקדמת ובקרה. במקביל, ה-SIM שולח מידע בזמן אמת למחשב האישי או לשער הנתונים IntelliSense. האחרון מאפשר למנהלים לגשת מרחוק לנתונים לניתוח.
Guelker אמר כי פלטפורמת ה-VTEM של Festo יכולה לעזור למשתמשי הקצה ליישם מערכות מבוססות IIoT. הפלטפורמה המודולרית והניתנת להגדרה מחדש מיועדת לחברות המייצרות אצוות קטנות ומוצרי מחזור חיים קצרים. היא גם מספקת ניצול מכונות גבוה, יעילות אנרגטית וגמישות.
השסתומים הדיגיטליים בפלטפורמה משנים פונקציות בהתבסס על שילובים שונים של יישומי תנועה להורדה. רכיבים אחרים כוללים מעבדים משולבים, תקשורת Ethernet, כניסות חשמליות לשליטה מהירה של יישומים אנלוגיים ודיגיטליים ספציפיים וחיישני לחץ וטמפרטורה משולבים לניתוח נתונים.
ג'ים הוא עורך בכיר ב- ASSEMBLY ויש לו יותר מ-30 שנות ניסיון בעריכה. לפני שהצטרף ל- ASSEMBLY, קמילו היה העורך של PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal ו- Milling Journal. לג'ים יש תואר באנגלית מאוניברסיטת DePaul.
תוכן ממומן הוא חלק מיוחד בתשלום שבו חברות בתעשייה מספקות תוכן איכותי ואובייקטיבי לא מסחרי סביב נושאים המעניינים את קהלי ASSEMBLY. כל התוכן הממומן מסופק על ידי חברות פרסום. מעוניינים להשתתף במדור התוכן הממומן שלנו? צור קשר עם הנציג המקומי שלך.
בסמינר מקוון זה תלמדו על טכנולוגיית רובוטיקה שיתופית, המאפשרת הקצאה אוטומטית בצורה יעילה, בטוחה וניתנת לחזרה.
על בסיס סדרת Automation 101 המצליחה, הרצאה זו תחקור את ה"איך" וה"סיבה" של ייצור מנקודת המבט של מקבלי ההחלטות של ימינו המעריכים את הרובוטיקה והייצור בעסק שלהם.